Målgruppe:Denne artikkelen er skrevet for OEM/ODM-kvalitetsansvarlige, compliance-ansvarlige hos merkevareeiere og innkjøpsansvarlige i skolesektoren som trenger å lese en immunitetstestrapport. Vi går gjennom resultatene fra strålingsimmunitets- (RS) og ledningsimmunitets- (CS) testene for alle 11 SKU-ene i Smart Reading Pen-serien (B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2, Y6), forklarer feilmodusene og viser hvilke detaljer i kabinett og PCB som avgjør om produktet består eller ikke består ved 3 V/m.
En lesepenn som ikke tåler at en lærer går forbi med et Wi-Fi-tilgangspunkt, er ikke en lesepenn som oppfyller EUs EMC-direktiv 2014/30/EU. Immunitet er komplementet til emisjon: i stedet for å spørre «forurenser pennen?», spør vi «fungerer pennen fortsatt når omgivelsene forurenser?». De relevante standardene er EN 61000-4-3 (RS, stråling, 80 MHz til 6 GHz ved 3 V/m), EN 61000-4-6 (CS, ledningsbåret, 150 kHz til 80 MHz ved 3 V) og EN 61000-4-2 (ESD, omtalt i en følgeartikkel).
Innkjøpstips: Når du kjøper en lesepenn og har tenkt å sende den til en skole, be om testrapporten for EN 61000-4-3. Bestått-kriteriet er at pennen fortsetter å spille lyd uten dropouts ved 3 V/m. En leverandør som ikke består ved 1 V/m, er ikke klar for markedet.
1. De tre immunitetsstandardene vi tester mot
| Standard | Type | Alvorlighetsgrad | Kobling | Bestått-kriterium |
|---|---|---|---|---|
| EN 61000-4-3 | Stråling (RS) | 3 V/m (80 % AM, 1 kHz sinus) | Antenne 3 m | Lyd fortsetter, ingen reset |
| EN 61000-4-6 | Ledningsbåret (CS) | 3 V rms (80 % AM, 1 kHz sinus) | CDN på USB | Lyd fortsetter, ingen reset |
| EN 61000-4-2 | ESD (kontakt / luft) | ±4 kV kontakt / ±8 kV luft | Utladningspistol | Ingen låsing, lyd gjenopptas |
| EN 61000-4-4 | Burst (EFT) | ±1 kV på USB, ±0,5 kV på signal | Kapasitiv klemme | Lyd fortsetter |
| EN 61000-4-5 | Surge | ±0,5 kV differensiell på USB | Kobler | Lyd fortsetter, ingen latch |
Den vanskeligste i praksis er RS, fordi feilen noen ganger er et 7-sekunders lyddropout som brukeren legger merke til som et «hopp». Den enkleste i praksis er Surge, fordi USB-porten er kort og surge-klemmen er en krets med kun 2 komponenter. Denne artikkelen fokuserer på RS og CS.
2. RS-testoppsett og feltprobe
Strålingsimmunitetstesten plasserer lesepennen på et ikke-ledende bord inne i et semi-anechoisk kammer, belyst av en bikonsisk/log-periodisk antenne med 3 m avstand. En feltprobe overvåker feltstyrken ved pennens posisjon; kammerets datamaskin sveiper 80 MHz til 6 GHz med 1 % steg og 1 sekunds opphold per frekvens, med 80 % amplitudemodulasjon ved 1 kHz.
Under sveiping spiller pennen en kontinuerlig testlydspor («the quick brown fox jumps over the lazy dog») fra en 44,1 kHz WAV-fil ved 70 % av fullt volum. Referansemikrofonen er plassert 30 cm fra høyttalergitteret. Ethvert fall i lydtrykknivå på mer enn 2 dB i lengre enn 50 ms loggføres som en RS-feil.
Sveipingen tar 92 minutter per SKU per orientering. Vi tester fire orienteringer (horisontal, vertikal, kant-mot, USB-opp) og to polarisasjoner (horisontal og vertikal antenne), totalt 8 sveip. Kostnaden per SKU per syklus er $4 200 i kammerleie hos vår sertifiseringspartner; vi kjører syklusen kvartalsvis.
3. RS bestått-margin per SKU ved 3 V/m
Bestått-kriteriet ved 3 V/m er «ingen dropout». I praksis ønsker vi minst 30 % margin, noe som betyr at pennen fortsatt må spille korrekt ved 4 V/m. Tabellen nedenfor viser feltstyrken der pennen begynner å droppe lyd for minst ett frekvensbånd.
| Modell | SoC | Feltstyrke for første dropp (V/m) | Bestått ved 3 V/m? | Verste frekvensbånd |
|---|---|---|---|---|
| B1 | M0 + SE | 4.6 | Bestått | 220–280 MHz |
| B2 | M0 + SE | 4.6 | Bestått | 220–280 MHz |
| F8 | M4F | 4.2 | Bestått | 480–520 MHz |
| K7 | M4F | 4.0 | Bestått | 480–520 MHz |
| KF1 | M4F | 3.8 | Bestått | 480–520 MHz |
| L5 | M33 TZ-M | 5.4 | Bestått | 720–960 MHz |
| P2 | M0 + SE | 4.4 | Bestått | 220–280 MHz |
| Q6 | M33 TZ-M | 4.8 | Bestått | 720–960 MHz |
| Q8 | M33 TZ-M | 4.6 | Bestått | 720–960 MHz |
| T2 | A53 SE | 5.6 | Bestått | 2.4–2.5 GHz |
| Y6 | A53 SE | 5.4 | Bestått | 2.4–2.5 GHz |
Alle 11 SKU-er består ved 3 V/m. Terskelen for første fall varierer mellom 3,8 V/m på K7 og 5,6 V/m på T2. T2 og Y6 drar nytte av den større lydkodekens bedre PSRR (strømforsyningsavvisningsforhold), som gjør lydbanen mer tolerant overfor forsterket RF-energi som kobles inn via USB-kabelen.
De verste frekvensbåndene samler seg i tre grupper: 220–280 MHz på B- og P-serien (der boost-omformerens tredje harmoniske ligger), 480–520 MHz på F- og K-serien (der Cortex-M4F-ens 168 MHz-klokkes tredje harmoniske ligger), 720–960 MHz på L- og Q-serien (der Cortex-M33-ens 192 MHz-klokkes femte harmoniske ligger) og 2.4–2.5 GHz på T2 og Y6 (som er BLE-radioens grunnfrekvensområde, utsatt for selvfølsomhet).
4. CS-testoppsett og CDN-kobling
Den ledede immunitetstesten injiserer RF-energi gjennom et CDN (koblings-/frakoblingsnettverk) koblet til USB-kabelen. Injeksjonsnivået er 3 V rms fra 150 kHz til 80 MHz, med 80 % AM-modulasjon. Pennens lydutgang overvåkes for frafall.
CS-testen er mye raskere (12 minutter per CDN-port), men mer krevende fordi CDN-ens fellesmodusimpedans ved 1 MHz er 150 Ω, og USB-kabelens fellesmodusimpedans ved samme frekvens er 30 Ω. Mismatchen forårsaker overspenning ved pennens USB-port ved resonanser, som vi demper med en ferrittperle på USB-inngangen.
| Modell | Første fall i CS-nivå (V rms) | Verste frekvens | Bestått ved 3 V? |
|---|---|---|---|
| B1 | 4.4 | 1.4 MHz | Bestått |
| B2 | 4.4 | 1.4 MHz | Bestått |
| F8 | 4.0 | 11,4 MHz | Pass |
| K7 | 3.9 | 11,4 MHz | Pass |
| KF1 | 3.8 | 11,4 MHz | Pass |
| L5 | 4.6 | 4,2 MHz | Pass |
| P2 | 4.4 | 1,4 MHz | Pass |
| Q6 | 4.2 | 4,2 MHz | Pass |
| Q8 | 4.1 | 4,2 MHz | Pass |
| T2 | 4.8 | 8,6 MHz | Pass |
| Y6 | 4.7 | 8,6 MHz | Pass |
Alle 11 SKU-er består CS ved 3 V rms. Første-drop-nivået ligger mellom 3,8 og 4,8 V, komfortabelt over 3 V-grensen.
5. De tre tilbakevendende feilmodusene
Tre feilmoduser står for 88 % av RS re-test-forsøkene:
- Lyddropp ved 480 MHz på F- og K-serien — forårsaket av 168 MHz-klokkeharmoniske. Fix: legg til en 33 pF-kondensator over boost-induktoren og en ferritperle på USB-porten.
- Oppstartsreset ved 720 MHz på Q6 — forårsaket av et spenningsfall på VDD-railen. Fix: øk bulkkapasitansen på audio-amp-railen fra 22 μF til 47 μF.
- BLE-desensibilisering ved 2,4 GHz på T2 — forårsaket av selvfølsomhet i radioen når lyden er på fullt volum. Fix: reduser lydens fullskalautgang fra 1,0 Vrms til 0,85 Vrms under BLE TX.
| Feilmodus | Frekvens | SKU-påvirkning | Fix | Gjenvunnet margin |
|---|---|---|---|---|
| 480 MHz-dropp | 480 MHz | F8, K7, KF1 | 33 pF + ferritt | +1,2 dB |
| 720 MHz-reset | 720 MHz | Q6, Q8 | 22 → 47 μF bulk | +1,6 dB |
| 2,4 GHz desensibilisering | 2,4 GHz | T2, Y6 | Trim-forsterkningsgevinst | +0,9 dB |
6. Kabinett- og kabelhistorien
Lesepennen er et lite ledende volum med en USB-port, høyttaler, mikrofon, kamerasensor og batteri. Plasthuset er ABS i B-, F- og P-serien og PC/ABS i L-, K-, Q-, T- og Y-serien. Plasten er en barriere, men ikke en skjerming; vi metalliserer ikke innsiden av huset fordi kostnaden oppveier fordelen i vår skala.
USB-kabelen er den mer interessante historien. Kabelen er 30 cm lang på standard-SKU-ene og 1 m på OEM-alternativet. Den 1 m lange kabelen fungerer som en common-mode-antenne i 220–400 MHz-båndet og reduserer RS-marginen med ~1 dB. Vi dokumenterer dette og anbefaler at 30 cm-kabelen brukes for de verste EU-installasjonene.
| Kabel | RS-margin ved verste tilfelle (B1 ved 280 MHz) | Anbefaling |
|---|---|---|
| 30 cm skjermet | 4,6 V/m første fall | Standardpakke |
| 1 m skjermet | 3,6 V/m første fall | OEM-alternativ med forsiktighetsnotat |
| 1 m uskjermet | 2,8 V/m første fall | Sendes ikke |
En IT-ansvarlig i en skolekommune som leser dette, kan be om at den 30 cm skjermede kabelen spesifiseres i bestillingen; vi gjør det til $0,40 per penn mot $0,18 for den 1 m uskjermede.
7. OEM-programmer og re-tester etter sertifisering
En mønster A OEM som omruttes lydforsterkeren eller legger til et datterkort for en OEM-spesifikk trådløs modul trenger en immunitetsre-test. Kostnaden varierer avhengig av hva som er endret.
| OEM-endring | Re-testkostnad | Tid | Nytt sertifikat? |
|---|---|---|---|
| Farge på huset (ingen metallendring) | $0 | 0 | Nei |
| Kun kabellengde | $800 | 3 uker | Ja (delta) |
| Omrutting av lydforsterker | $2 400 | 6 uker | Ja |
| Tillegg av trådløs modul | $4 200 | 8 uker | Ja |
| Batteriskifte | $1 200 | 4 uker | Ja |
Vi anbefaler på det sterkeste at OEM-sidens endringer begrenses til EMC-urelevante deler gjennom hele programmets levetid; den billigste måten å levere til EU-skoler er å kjøpe en SKU som allerede er sertifisert.
8. Konklusjonen for distributører og anbud
Immunitet er der de billige lesepennene mister sin kostnadsfordel. En B1 ved 4,6 V/m og en T2 ved 5,6 V/m består begge, men T2-ens 0,6 dB marginfordel gir 20 % lavere sannsynlighet for feltfeil ved neste skoles Wi-Fi-oppgradering. Hvis du gir tilbud på et program på 12 000 penner til skoler, favoriserer regnestykket den høyere SKU-en.
CTA
Relatert lesing
- EMI EMC- og ESD-test av lesepenn
- EMI-stråling og konduksjonsutslipp for lesepenn
- ESD-kontakt- og luftutladning for lesepenn
- PCB-design og EMC-kompatibilitet for lesepenn
- Bluetooth 5.0 vs 5.2 vs 5.3 for lesepenn
- Konform belegg og fuktforsegling for lesepenn
- Be om et tilbud